27.1.2014
EKOLOGIE LESA Pracovní sešit do cvičení č. 1:
Vymezení ekologie, ekologie lesa, základní pojmy související s problematikou
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio – CZ.1.07/2.2.00/28.0018
Co je les? Definice FAO: „plochy nad 0,5 ha se stromy s dřevnatými kmeny nad 5 m vysoké, pokud korunový zápoj je více jak 10 – 40 % (dle typu lesa) - i větrolamy širší jak 20 m - ne stromy rostoucí mimo les!
• Ekologie je věda zabývající se studiem vztahů mezi organismy (biocenózou) a jejich prostředím (biotopem, ekotopem). • Biocenóza je soubor organismů žijících ve společném prostoru, vyznačující se určitou druhovou skladbou, prostorovou strukturou, vzájemnými adaptacemi a spjatými ekologickými vztahy. Biocenóza = zoocenóza + fytocenóza + mikrobiocenóza. Přírodní biocenózy jsou autoregulační systémy vymezené souborem abiotických faktorů. • Ekosystém je soubor organismů (biotické složky) a jejich prostředí (abiotické a biotické složky) v jednotě jakékoliv hierarchické úrovně v daném časoprostoru (H. G. Tansley. 1935)
1
27.1.2014
Biosféra Biosféra – globální ekosystém Země - abiotický subsystém - biotický subsystém = biota ! Její hranice jsou dány ekologickými možnostmi živých organismů !
mocnost biosféry nepřesahuje 20 km !
1. litosféra – pevný zemský obal, nejsvrchnější vrstva – pedosféra (živá !) – do hloubky 5 m, max. 6 m (svišti) 2. hydrosféra – slanovodní biocyklus (marinní) – moře, oceány (71 %) - sladkovodní biocyklus (limnický) – jezera, řeky (0,4 %) - svrchní eufotická zóna – nejvíce organismů Kryosféra – území pokrytá ledem a věčně zmrzlá půda (6% léto, 15 % zima) 3. atmosféra – troposféra – do 12 km – proudění vzduchu, počasí, vodní páry - stratosféra – 12 – 80 km – ozonosféra (23 km) – ozónové díry ! - ionosféra – 80 – 800 km – vyšší koncentrace iontů, atomů plynů a volných elektronů, polární záře - exosféra – nad. 800 km – ionizovaná vrstva, přechází do vesmírného prostoru
antropocén • •
Cca 1850 po Kr. Grutzen, Stoermer, 2000
Ekologická valence • tolerované rozmezí působení jakéhokoliv ekologického faktoru Euryvalentní – druhy se širokou ekologickou valencí Stenovalentní – druhy s úzkou ekologickou valencí (viz. schema)
2
27.1.2014
Ekologická nika • komplexní začlenění druhu v prostředí • zahrnuje zapojení druhu v potravních sítích (potravní nároky), požadavky na další zdroje (světlo, voda, minerální látky), jeho prostorové návyky (umístění hnízda, místa výskytu, odpočinku, úkryty), časové rozložení aktivity (denní a sezónní rytmy), požadavky na místa a období rozmnožování apod. • každý druh se vyznačuje specifickou ekologickou nikou • čím jsou si ekologické niky dvou druhů podobnější, tím více interakcí mezi nimi nastává ! Základní nika – výsledek evoluční historie druhu, představující geneticky daný potenciál jeho funkčního zapojení Realizovaná nika – je výsledkem konkrétní situace v obývaném prostředí
Ekologická nika - schéma
Příklad ekologických nik
3
27.1.2014
Nepůvodní druhy •
•
•
• • •
Nepůvodní druhy (allochtonní): druhy, které se v příslušné oblasti přirozeně nevyskytují, dostaly se tam přímým nebo nepřímým zásahem člověka, ale vytvářejí zde alespoň krátkodobé populace neřízené člověkem (opak druhy původní – autochtonní) - eusynantropní druhy - nepůvodní druhy, které jsou schopné existovat jen v uzavřených budovách (skleníky, domy, aj. vytápěné prostory) a ve volné přírodě mizí. - naturalizované (aklimatizované) druhy – vytvářejí ve vnějším prostředí dlouhodobé populace. Expanzní druhy – druhy, které se samovolně rozšířily z oblasti svého přirozeného areálu (např. hrdlička zahradní). I ty se někdy mohou projevovat negativně. - mezi invazní druhy nepatří druhy expanzní, druhy zavlečené přírodními mechanismy (hlavně ptáky), ani druhy, které pronikají do stř. Evropy krátkodobě, periodicky a neperiodicky (víceleté a sezónní irupce hmyzu, ptáků, migranti apod.).
Invazní druhy •
• •
•
Invazní druhy (invazní nepůvodní druhy) – ty naturalizované druhy, které nezůstávají na jednom místě, ale šíří se i mimo oblast introdukce a osídlují různě rozsáhlá území. rychlost invazí je menší u rostlin oproti živočichům (celkově metry až stovky km za rok). některé druhy mohou škodit (ekonomické a estetické škody, vliv na biodiverzitu apod.) jiné být i prospěšné (potlačují např. domácí škůdce) nebo se nijak výrazně neprojevují a stanou se plnohodnotnou součástí nového ekosystému – proto disproporce definice pojmu „invazní“ Postinvazní druhy – druhy, které bývaly invazní v minulosti (středověk např.) a dnes se již nešíří.
•
Pozor!! – etablované druhy (nepůvodní druhy v novém prostředí začnou úspěšně produkovat životaschopné potomstvo) vs. aklimatizované druhy (žije v nepůvodním prostředí s pomocí člověka) (Mlíkovský, Stýblo 2006)
Statistika • • •
• • • • • • •
> 400 tis. druhů organismů bylo na světě „odněkud někam“ zavlečeno !!! Evropa je spíše rozvlékač invazních druhů než příjemce Nejvíce jsou postiženy oblasti se starobylou a tím i zranitelnější faunou a flórou (Nový Zéland, Austrálie, Oceánie apod.) Příklady zavlečených druhů rostlin: Nový Zéland – 1800 Austrálie – 2681 Jižní Afrika – 8750 Havaj – 2500 Velká Británie – 1642 ČR – 1378 rostlin, 595 druhů živočichů
•
• • • • • • •
Celosvětové ekonomické ztráty působené zavlečenými a invazními druhy organismů – 1000 miliard dolarů/rok USA – 118 miliard/ročně plevele – 34 miliard obratlovci – 39 miliard bezobratlí – 20 miliard patogeny – 25 miliard Austrálie – 10 miliard/ročně Nový Zéland – 1 miliarda/ročně
IUCN -100 nejhorších invazních druhů světa
4
27.1.2014
Nepůvodní druhy rostlin -
40 % rostlin v ČR
-
xenofyty – neúmyslně zavlečené druhy (plevele, zplanělé okrasné rostliny aj.) • - archeofyty – neolit až 15. stol. (koukol polní, chrpa polní, mák vlčí) • - neofyty – později (bolševník velkolepý, netýkavka malokvětá, zlatobýl kanadský aj.)
Flóra České republiky v současné době hostí 1378 nepůvodních zplaňujících druhů, což je zhruba třetina. Z toho 91 druhů je považováno za invazní.
Kategorie invazních rostlin (Šindlar et al., 1998) •
•
1. kategorie (evidence a následná likvidace) bolševník velkolepý - Heracleum mantegazzianum borovice vejmutovka - Pinus strobus křídlatka japonská - Reynoutria japonica křídlatka sachalinská - Reynoutria sachalinensis křídlatka česká - Reynoutria x bohemica netýkavka žlaznatá - Impatiens glandulifera 2. kategorie (evidence za účelem zamezení záměrného šíření) andělika lékařská - Archangelica officialis kolotočník zdobný - Telekia speciosa topinambur hlíznatý - Helianthus tuberosus aggr. třapatka dřípatá - Rudbeckia laciniata
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
3. kategorie (předpoklad invaze) dvouzubec černoplodý - Bidens frondosa hvězdnice anglická - Aster novae-angliae hvězdnice novobelgická - Aster novi-belgii hvězdnice hladká - Aster laevis hvězdnice kopinatá - A. lanceolatus hvězdnice vrbovitá - A. x salignus hvězdnice malokvětá -A. tradescanti hvězdnice různobarvá - A. x versicolor hvězdnice neurčení kříženci - A. spec. indeterm dub červený - Quercus rubra heřmánkovec nevonný - Tripleurospermum maritimum javor jasanolistý - Acer negundo kustovnice cizí - Lycium barbarum netýkavka žláznatá - Impatiens parviflora pajasan žláznatý - Alianthus altissima pupalka - Oenothera sp. puškvorec obecný - Acorus calamus střemcha pozdní Prunus serotina štětinec laločnatý - Echinocystis lobata trnovník akát - Robinia pseudacacia škumpa orobincová - Rhus typhina vlčí bob mnoholistý - Lupinus polyphyllus vrbovka žláznatá - Epilobium adenocaulon zlatobýl kanadský - Solidago canadensis zlatobýl obrovský - Solidago gigantea
Trnovník akát (Robinia pseudacacia L.) • • • •
•
•
Bobovité (Fabaceae) Doba květu: květen - červen Stanoviště: Lesy, podél cest, náspy, zahrady… Rozšíření: východní část Severní Ameriky. Cca 1600 byl dovezen jako okrasný strom do pařížské botanické zahrady, dnes celá Evropa Metody regulace: Ze spadaného listí trnovníku jsou uvolňovány do půdy fenolkarboxylové kyseliny, které potlačují klíčení jiných rostlin, takže původní vegetace z blízkosti trnovníku brzy mizí a je nahrazována vegetací novou, zejména nitrofilními rostlinami jako jsou kopřivy apod. Poznámka: Jako hospodářská dřevina má mnohostranné využití. Jeho dřevo je velmi pevné a odolné, používá se k výrobě násad a rukojetí nástrojů. Čerstvá kůra i větévky jsou léčivé (žaludeční překyselení, neuralgie líce). Má však i toxické účinky. Borka, listy a semena jsou pro obsah alkaloidů lehce jedovaté. Akát je medonosný a dává jeden z nejlepších a nejléčivějších medů.
5
27.1.2014
Borovice vejmutovka (Pinus strobus L.) • •
•
•
Doba květu: květen – červen Stanoviště: Světlomilný strom, který se přizpůsobí rozličným podmínkám. Dobře snáší sucho a chudou půdu, roste i na skalách či písčitých půdách. Rozšíření: Je klasickou kolonizující dřevinou, v jejímž podrostu zmlazuje většinou jen ona sama (i díky opadu jehličí) – Labské pískovce. Trpí však jako ostatní americké pětijehličnaté druhy rzí vejmutovkovou (Cronartium ribicola). Poznámka: Je vysazována v kulturních lesích jako zdroj dřeva, které je měkké a snadno štípatelné. Používá se jako topivo, k výrobě sirek či beden, dříve jako modelářské dřevo.
Dub červený (Quercus rubra L.) • •
•
•
doba květu: květen Stanoviště: Snáší rozmanitá stanoviště, i chudé a kyselé substráty či krátkodobé zaplavení. Odolný vůči mrazu a exhalacím. Polostinná dřevina – oproti našim původním druhům dubů snáší větší zastínění, semenáčky však naopak potřebují světla více. Rozšíření: Primárním areálem je východní část Severní Ameriky. Do Evropy zavlečen pravděpodobně r. 1691. Jeho rozšíření v ČR je roztroušené. Metody regulace: Na příznivých stanovištích předčí růstem naše původní duby. Šíří se do společenstvech kyselých doubrav, borových doubrav a dubohabřin, místy i v jedlinách a bučinách. V původním areálu jsou žaludy důležitou složkou potravy drobných hlodavců, vysoké zvěře a ptáků. Zejména ptáci usnadňují jeho šíření i v sekundárních areálech. Jedná se o rychle rostoucí dřevinu, která intenzivně zmlazuje především ve světlých borových porostech. Protože je druh hospodářsky využíván, je nutné zabránit jeho dalšímu šíření pouze na hodnotných stanovištích (borové porosty na píscích). Lze doporučit řez a následné ošetření ran herbicidem.
Javor jasanolistý (Acer negundo L.) • •
•
•
Doba květu: březen-duben Stanoviště: U nás nejčastěji ve výsadbách podél silnic a ve větrolamech. Odtud se občas masivně šíří do příkopů, křovin i lesů. Nezdolný plevel podél plotů a ve štěrbinách chodníků. Rozšíření: Severní Amerika, oblast velkých řek od Ontaria po Floridu a na Z po Skalisté hory. Himaláje Do Evropy v roce 1839 jako okrasná a nektarodárná bylina. V současnosti se v České republice vyskytuje prakticky na celém území kromě horských poloh (nejvýše Malá Úpa, Krakonošovo údolí v Krkonoších, 830 m n. m.). Metody regulace: Jakožto rychle rostoucí dřevina velmi dobře regeneruje z kořenů i pařezů výmladky a uřezané větve snadno kořenují. Odstraněnou biomasu je třeba patřičně zpracovat a pařezy je nutno chemicky ošetřit proti zmlazení. Vysílení opakovaným řezem je velmi náročné. (Uvažovalo ze o jeho pěstování jako energetické dřeviny výmladkovým způsobem.)
6
27.1.2014
• • • •
•
Simarubovité (Simaroubaceae) Doba květu: červen Stanoviště: Teplomilný, světlomilný druh. Rozšíření: Původní v severovýchodní a východní Číně a Koreji. V Austrálii, Severní a Střední Americe, střední a jižní Evropě a na Azorských ostrovech invazní, proniká do travinných a skalních porostů, lesních světlin a rumišť. V ČR poprvé r. 1865 na Hluboké. Hojněji se vyskytuje zejména na jižní Moravě a v Polabí. Metody regulace: Druh je schopen se velmi rychle šířit kořenovými a kmenovými výmladky (až 3 m za sezonu). Kromě toho se dobře šíří také semeny (na větší vzdálenosti vodou či větrem), ty však brzo ztrácí svou klíčivost. Je schopen allelopatického působení kořeny a listy, čímž omezuje růst a klíčení okolní vegetace. Je třeba likvidovat jeho nálety v hodnotných biotopech (např. NP Podyjí, CHKO Pálava). Nejúčinnější se jeví vysekání s následným ošetřením koncentrovaným herbicidem – je třeba opakovat přibližně po 2-3 roky.
Pajasan žláznatý (Ailanthus altissima)
Topol kanadský (Populus x canadensis) • • •
•
Doba květu: březen - duben Stanoviště: Odolný vůči mrazu a exhalacím. Světlomilný a teplomilný. Rozšíření: Kříženec - vznikl v roce 1750 ve Francii. V současnosti pěstován v řadě forem a kultivarů po celé Evropě a v Severní Americe. V ČR od roku 1852. Pěstován v lužních lesích na jižní Moravě. Vysazován také do ochranných pásů a větrolamů. Při revitalizacích toků doporučován do břehových porostů. V ČR místy hojný. Metody regulace: Invazivní dřevina pronikající do přirozených porostů vrbin na náplavech, údolních měkkých i tvrdých luhů, pobřežních porostů toků a vysokých mezofilních křovin. Problémem je nahrazování původního geneticky čistého topolu černého hybridními druhy. Doporučuje se omezování druhu v původních porostech seřezáváním a následnou aplikací herbicidu na rány, aby se zamezilo dalšímu zmlazování. Při krajinných úpravách je dobré nahrazování nepůvodních hybridů výsadbou domácího topolu černého
Doba květu: srpen - září Stanoviště: Nejčastěji na březích vodních toků Rozšíření: Himálaj (v nadm. výšce 1800 – 3000 m n. m.). Do Evropy byla přivezena v roce 1839 jako okrasná a nektarodárná bylina, v ČR od r.1846 z Metody regulace: Netýkavka žláznatá je jednoletá rostlina, je proto důležité zásah provést včas před dozráním semen. V porostech, kde se vyskytuje v menším zápoji, je nejúčinnější vytrhávání. Alternativním způsobem (především na loukách) je kosení a následná likvidace biomasy, nejlépe pálením. Poznámka: Netýkavka žláznatá je největším druhem naší flóry. Podobně jako její sesterské druhy má vyvinut mechanizmus, jehož pomocí vystřeluje zralá semena až do vzdálenosti 4 metrů. Semena se šíří hlavně vodou a na peří ptáků, schopnost vyklíčit si uchovávají po dobu až 6 let.
Netýkavka žláznatá (Impatiens glandulifera)
7
27.1.2014
Křídlatka (Reynoutria Houttuyn) křídlatka japonská (Reynoutria japonica), křídlatka sachalinská (Reynoutria sachalinensis), které se mezi sebou kříží - křídlatka česká (Reynoutria x bohemica).
Doba květu: červenec - září Stanoviště: především podél toků, na narušených místech (skládky apod.) Rozšíření: Oba druhy pochází z Dálného východu - k. japonská z Korey, Číny a Japonska, k. sachalinská z ostrova Sachalin. Do Evropy byly introdukovány v roce 1825 (k. japonská) a 1869 (k. sachalinská). Metody regulace: Rozsáhlejší porosty je ideální pokosit a poté místo zásahu ošetřit herbicidem. U solitérních jedinců stačí aplikace herbicidu. V každém případě je třeba biomasu v co nejkratší době (po zavadnutí) spálit. Křídlatky dobře regenerují i z malých fragmentů lodyh. Nejvhodnější načasování zásahu je v době květu. Poznámka: Zdá se, že nejagresivněji se projevuje kříženec k. česká. Na lokalitách, kde rostly rodičovské druhy a kříženec pohromadě, došlo v krátké době k potlačení rodičovských druhů.
Bolševník velkolepý (Heracleum mantegazzianum) • • •
•
•
•
až 4 metry Doba květu: červen - září Stanoviště: Roste na poměrně široké škále stanovišť od lesních lemů a světlin, vodních toků a vlhčích neobdělávaných luk, až po člověkem ovlivněná stanoviště, jako jsou náspy železnic, opuštěné zahrady a travnaté plochy, vlhčí rumiště a zbořeniště a městská sídliště. Rozšíření: Rostlina původem ze západního Kavkazu. Těžištěm výskytu v ČR jsou západní Čechy, kde tvoří rozsáhlé porosty. Metody regulace: Vzhledem k tomu, že rostliny mají poměrně velkou listovou plochu, je vhodná aplikace herbicidu. Souvislé porosty je vhodnější pokosit a poté aplikovat herbicid. Zásah je nejlepší aplikovat za plného květu, v období, kdy mají rostliny nejvíce biomasy. V porostech bolševníku prakticky nerostou jiné rostliny, pokosenou biomasu je možné pálit přímo na místě. Poznámka: Rostlina obsahuje fotosenzibilní látky – furanokumariny, které pod vlivem slunečního záření způsobují na lidské kůži nepříjemné otoky a puchýře, jež se obtížně hojí.
Nepůvodní druhy živočichů • Z území ČR je známo asi 34 000 druhů mnohobuněčných živočichů, z toho zatím asi 600 je nepůvodních (1,7 %) a z toho 113 invazních (Šefrová, Laštůvka, 2005). Z těch je 33 omezeno na urbánní biotopy, 30 obývá kulturní krajinu (produkční i neřízená společenstva) a 50 proniká i do polopřirozených a přirozených biotopů; asi 35 druhů se projevuje negativně jako škůdci rostlin v zemědělství a lesnictví nebo jako parazité obratlovců a 19 může potenciálně nebo reálně ovlivňovat místní biodiverzitu. • • Role invazních živočichů v ČR: • vliv na biodiverzitu (17%) • parazité obratlovců (16%) • škůdci rostlin (15%) • bez vlivu nebo se neví (52%)
8
27.1.2014
Nepůvodní druhy živočichů Ryby: 66 druhů – 14 introdukovaných (21 %) Savci: 81 druhů – 13 introdukovaných (16 %) Ptáci hnízdící: 190 druhů – 5 introdukovaných (3 %) druh
země původu
pstruh duhový (Oncorhynchus mykiss) síh severní (Coregonus lavaretus) amur bílý (Ctenopharyngodon idella) tolstolobik bílý (Hypophthalmichthys molitrix) bažant obecný (Phasianus colchicus) ondatra pižmová (Ondatra zibethicus) jelenec běloocasý (Odocoileus virginianus) daněk skvrnitý (Dama dama) jelen sika (Cervus nippon) muflon (Ovis ammon f. musimon)
západ Sev. Ameriky severní Polsko a Německo východní Asie východní Asie přední a jižní Asie Severní Amerika Severní a Jižní Amerika přední Asie východní Asie Korsika, Sardinie, přední Asie
Sika (Cervus nippon) •
- konec 19. stol. (obory), 20. l. 20. st. (volnost)
Psík mývalovitý (Nyctereutes procyonoides) •
50. l. 20. stol.
9
27.1.2014
Norek americký (Neovison vison) •
20 – 30. léta 20. stol.
A co další lovná zvěř? • Muflon (Ovis aries f. musimon) • Koza bezoárová (Capra aegagrus) • Kamzík horský alpský (Rupicapra rupicapra • rupicapra)
• Daněk evropský (Dama dama) • Jelenec běloocasý (Odocoileus virginaus)
Literatura • • • • • • • • • • • • • • • •
Moldan B., 2009: Podmaněná planeta. Karolinum, Universita Karlova v Praze. Jakrlová J., Pelikán J., 2006: Ekologický slovník terminologický a výkladový. Fortuna. 144 s. Mlíkovský J. & Stýblo P. (eds.), 2006: Nepůvodní druhy fauny a flóry České republiky. ČSOP, Praha. Atlas invazních druhů rostlin České republiky. Centaurea – společnost pro monitoring a management krajiny. http://www.centaurea.cz/invazni-rostliny/atlas-invaznich-druhu-rostlin-ceske-republiky.html IUCN - Invasive Species Specialist Group: http://www.issg.org/ Global Invasive Species database: http://www.issg.org/database/welcome/ Veronika XX, 2, 2006: Tematické číslo věnované invazním druhům. Šefrová H., Laštůvka Z., 2005: Catalogue of Alien Animal Species in the Czech Republic. Acta Univ. Agr. Mend. Brun. LIII, 4, str. 151-170. Pyšek P., Sádlo J., Mandák B., 2002: Catalogue of Alien plants of the Czech Republic. Preslia, Praha, 74: 97186. Richardson D., Pyšek P., 2004: What is an invasive species? http://www.cabicompendium.org/cpc/ library/InvasivePlants/1%20intro.htm. Výzkum invazních druhů: http://www.issg.org/index.html#ISSG, 2006. Invazní druhy: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Invazn%C3%AD_druhy Invazní rostliny-celosvětový problém: http://www.priroda.cz/clanky.php?detail=216 Seriál o invazních rostlinách: Vesmír 1-6, 2004. Invazní druhy na stránkách AOPK http://www.nature.cz/publik_syst2/ctihtmlpage.php?what=902 Biologické invaze http://www.ibot.cas.cz/invaze/index.html
10
